JP2006041872A - 伝送システム及びそれに用いる映像データ切り替え回路 - Google Patents

伝送システム及びそれに用いる映像データ切り替え回路 Download PDF

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健司 幾島
Hiroshi Fujihira
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Abstract

【課題】 ディジタル映像信号を有効画素エリアに配置した多重化信号に変換して伝送し、それを受信して元のディジタル映像信号を得るシステムでは、メモリと書き込み/読み出し制御回路が必要であり、システム全体が高価で構成が煩雑になる。
【解決手段】 DFF402、403は入力映像データを、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの有効画素エリアの始端直前までの入力映像データの画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間遅延する。データ切り替え信号発生回路300からのデータ切り替え信号の値により、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における、入力映像データの画素の次の画素が、次のブロックラインの有効画素エリアの始端に配置され、かつ、入力映像データの各画素が連続して有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号がセレクタ401から出力される。
【選択図】 図3


Description

本発明は伝送システム及びそれに用いる映像データ切り替え回路に係り、特に第1のフォーマットの映像データを、所定の伝送路の伝送に適した第2のフォーマットに切り替えて出力する伝送システムと、それに用いる映像データ切り替え回路に関する。
送信側では、非圧縮のベースバンドディジタルHD(High-Definition)映像信号、ディジタル音声信号及びディジタル補助制御信号を合成して多重化し、その多重化信号を光信号に変換して光無線伝送手段、又は光信号伝送ケーブル手段を用いてシリアル伝送し、受信側では、光信号を受信した後、映像信号、音声信号及び補助制御信号を分離し、映像信号と音声信号とを再生する伝送システムが、本出願人により先に提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この伝送システムでは、映像信号と音声信号とが同時に伝送できないことから、映像信号と音声信号が上記の補助制御信号と共に、例えば、図10に示すような信号フォーマットにより不連続で伝送される。この信号フォーマットは、プログレシブ走査方式による代表的なディジタルHD映像信号である750p相当の伝送フォーマットに関し、ここでは水平方向の有効画素数1366ピクセル、垂直方向の有効ライン数768本の信号フォーマットを示す。
すなわち、垂直同期信号の周波数が59.94Hz(=60Hz×1000/1001)を想定し、映像の有効ライン数768本、有効ライン1本当たりの有効画素数1366ピクセルで、1画素の構成データワード数が2バイト(16ビットワード)のディジタルコンポーネント映像信号(4:2:2)に、音声信号はサンプリング周波数48kHz、レベル分解能24ビット、2ch(L/R)の音声データを重畳し伝送する信号フォーマットを示す。
この信号フォーマットでは、ライン伝送の先頭には、必ず予め定義された1個の同期データ(HV)2と、1個の特殊データ(HF)3のキャラクタを伝送する。特殊データ(HF)3は、偶数フィールドと奇数フィールド識別用の特殊データである。また、最初の1ライン目は画像フォーマット等の補助制御データ(CTL1)6を伝送する領域であり、最初に送受信間の垂直同期を確保するための予め定義された同期データ(HV)2の垂直同期識別用キャラクタをシリアル伝送し、次に予め定義された2種類の特殊データ(HF)3の偶数フィールド(「HFe」)/奇数フィールド(「HFo」)の識別特殊データのいずれかをシリアル伝送後、続けて予めメモリに格納設定された補助制御データ(CTL1)6の8ビットワード列データを16ビットワード単位にて読み出し、8B/10B変換後シリアル伝送する。
最後尾には、補助制御データ(CTL1)6の読み出し時に算出したデータ列に対する伝送エラーチェック用CRCC16ビットワードデータ7を付加し、8B/10B変換後シリアル伝送を行う。なお、特殊データ(HF)3は、インタレースの映像フォーマット信号伝送時は、伝送画像情報に従い、偶数フィールド(「HFe」)と奇数フィールド(「HFo」)を交互に伝送する必要がある。
2ライン目も1ライン目と同じ補助制御データ(CTL2)8を伝送する領域であり、最初に送受信間の有効ラインの同期化を確保するために予め定義された、同期データ(HDp)4の有効ライン識別用キャラクタをシリアル伝送し、次に予め定義された2種類の特殊データ(HDs)5をシリアル伝送後、1ライン目と同様のデータが時系列的に合成される。ここでの2ライン目は1ライン目と同じ補助制御データである。
3ライン目からは、音声信号9と映像信号11の伝送を行う。最初に2ライン目と同様に同期データ(HDp)4と特殊ワード特殊データ(HDs)5を順次時系列的に合成後、サンプリング周波数48kHz、レベル分解能24ビットの2chの音声信号伝送ブロック前半の1/2フィールド分の音声信号9が8バイト分時系列的に合成された後に、1画素の構成データワード数が2バイト(16ビットワード)のディジタルコンポーネント映像信号(YUV(4:2:2))11の有効画素が1366×2バイト分合成され、更に、音声信号と映像信号読み出し時に算出した伝送データ列に対するデータ伝送エラー検出用CRCC7が2バイト時系列的に合成される。ここではCRCCの算出対処範囲は、映像信号にのみに限定してもよい。
4ライン目から386ライン目までの383ラインは、3ライン目と同様にして音声信号9と映像信号11を繰り返し合成する。続いて、387ラインから770ラインまでは、3ライン目から386ライン目と同様に、各ラインあたり音声信号10の8バイトと映像信号11の1366×2バイトの時系列的合成を384ライン分繰り返し合成する。ただし、387ライン目から770ライン目までの384ラインの音声信号10は、サンプリング周波数48kHz、レベル分解能24ビットの2chの音声信号伝送ブロック後半の1/2フィールド分の音声信号である。
最後の771ライン目の伝送ラインは、映像信号と音声信号の同期再生処理を簡単にするため、伝送処理するマスタークロック周波数が音声信号のサンプリング周波数の整数倍の条件を満たし、かつ、映像信号の有効伝送ライン数を満足する最大公約数から算出される周波数としたときに生じる余分なデータ伝送量である。このため、伝送ラインは無効なデータ領域であるため、同期データ(HDp)4と特殊データ(HDs)5を時系列的に合成後、余分なデータ伝送分をパディング処理したヌルデータを616×2バイト分合成している。
上記の伝送システムでは、送信側では、連続して入力される映像信号を図10に示した不連続な信号フォーマットで伝送するために、入力映像信号を一旦メモリに記憶し、図10に示した信号フォーマットの映像信号領域に、有効画素のディジタルコンポーネント映像信号(YUV(4:2:2))11を配置するために、上記のメモリの読み出し制御を行って、不連続に読み出す。他方、受信側では、送信側とは逆に、上記のディジタルコンポーネント映像信号11を連続的な映像信号に変換するために、一旦メモリに蓄積してその読み出しを制御することで連続的な映像信号を得ている。音声信号も同様である。
特開2003−302688号公報
しかしながら、上記の伝送システムでは、送信側及び受信側共にメモリが必要であり、更にそのメモリ等のコントロール回路(書き込み/読み出し制御回路)を大規模半導体集積回路(LSI)等に搭載する必要があり、システム全体が高価となると共に、システムが煩雑になるという問題がある。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ディレイラインを利用することにより、メモリ及びその書き込み/読み出し制御回路を不要にして、所望のフォーマットの映像信号を得ることが可能な伝送システム及びそれに用いる映像データ切り替え回路を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の伝送システムは、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を、ディジタル音声信号及びフォーマット等に関する制御データと多重化し、かつ、有効画素エリアにディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号を生成した後、所定の信号形態の伝送信号を生成して伝送路へ送信する送信処理ブロックと、伝送路を介して伝送信号を受信し、その受信伝送信号から復調して得た第2の信号フォーマットの多重化信号から、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号とディジタル音声信号とを再生する受信処理ブロックとよりなる伝送システムである。
ここで、上記の送信処理ブロックは、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を、第2の信号フォーマットの多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの有効画素エリアの始端直前までの第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と、複数の遅延回路の各出力ディジタル映像信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一のディジタル映像信号を出力する選択回路と、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の画素の次の画素が、次のブロックラインの有効画素エリアの始端に配置され、かつ、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の各画素が連続して有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号が選択回路から出力されるように、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、データ切り替え信号を生成するデータ切り替え信号発生回路とを有する。
また、上記の受信処理ブロックは、第2の信号フォーマットの多重化信号を、あるブロックラインの有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの有効画素エリアの始端直前までの多重化信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、第2の信号フォーマットの多重化信号と、複数の遅延回路の各出力多重化信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一の多重化信号を出力する選択回路と、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における画素に続いて、次のブロックラインの有効画素エリアの始端の画素が出力され、かつ、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号が選択回路から出力されるように、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、データ切り替え信号を生成するデータ切り替え信号発生回路とを有する。
この発明では、送信処理ブロックでは、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を入力信号として受け、あるブロックラインの有効画素エリアの終端における、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の画素の次の画素が、次のブロックラインの有効画素エリアの始端に配置され、かつ、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の各画素が連続して有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号が選択回路から出力することができ、この選択回路から出力されたディジタル映像信号を有効画素エリア内に配置し、ディジタル音声信号及び制御データと多重化した前記の多重化信号を生成することができる。
また、この発明では、受信処理ブロックでは、復調された多重化信号を入力信号として受け、選択回路から多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における画素に続いて、次のブロックラインの有効画素エリアの始端の画素が出力され、かつ、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を選択回路から出力することができ、この選択回路から第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を出力することができる。
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像データ切り替え回路は、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と、映像信号以外の情報信号と多重化されており、その有効画素エリアにディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号とのうち、いずれか一方の信号を入力信号として受け、他方の信号を出力する映像データ切り替え回路であって、
第2の信号フォーマットの多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの有効画素エリアの始端直前までの入力信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、入力信号と複数の遅延回路の各出力信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一の信号を出力する選択回路と、入力信号が第1の信号フォーマットのディジタル映像信号のときには、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における、ディジタル映像信号の画素の次の画素が、次のブロックラインの有効画素エリアの始端に配置され、かつ、ディジタル映像信号の各画素が連続して有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号が選択回路から出力されるように、入力信号が第2の信号フォーマットの多重化信号のときには、多重化信号のあるブロックラインの有効画素エリアの終端における画素に続いて、次のブロックラインの有効画素エリアの始端の画素が出力され、かつ、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号が選択回路から出力されるように、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、データ切り替え信号を生成するデータ切り替え信号発生回路とを有することを特徴とする。
この発明では、複数の遅延回路と、データ切り替え信号発生回路と、選択回路からなる、メモリ及びその書き込み/読み出し制御回路を有しない構成により、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号が入力されたときには、映像信号以外の情報信号と多重化されており、その有効画素エリアに上記のディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号を出力することができ、上記の第2の信号フォーマットの多重化信号が入力されたときには、上記の第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を出力することができる。
本発明によれば、メモリ及びその書き込み/読み出し制御回路を有しない構成により、第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と、映像信号以外の情報信号と多重化されており、その有効画素エリアに上記のディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号のうちの一方の信号から他方の信号に変換して出力できるため、映像信号及び音声信号などを同時に伝送するシステムにおいて、伝送のためのフォーマットの制約から映像信号を不連続で多重化信号中の有効画素エリアに配置して送信する送信処理ブロックや、受信した多重化信号中の不連続の映像信号を連続したディジタル映像信号に変換する受信処理ブロックを安価に構成できると共に、メモリ書き込み/読み出し制御回路をLSI等に搭載する構成としなくてもよいため、伝送システムの構成を簡略化できる。
次に、発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図1は本発明になる伝送システムの一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態は、入力されたディジタル映像信号とこのディジタル映像信号に同期したディジタル音声信号とを、これら映像信号及び音声信号のフォーマット等に関する制御データと共に多重化して、例えば図2に示した伝送フォーマットの光信号を生成して光無線送信する光送信処理ブロック100と、上記の伝送フォーマットの光信号を受信して元のディジタル映像信号とディジタル音声信号を復元する光受信処理ブロック200とから構成されている。
上記の光送信処理ブロック100には、本発明の映像データ切り替え回路103が設けられ、上記の光受信処理ブロック200にも、本発明の映像データ切り替え回路210が設けられる。本発明の映像データ切り替え回路103及び210は同一構成で、後述するように、例えば図3の回路系統図のメモリを使用しない構成とされている。なお、映像データ切り替え回路103と210の違いは、後述するようにデータ切り替え信号(CROSS信号)の発生の仕方が相違する。
図1において、まず、光送信処理ブロック100の構成及び動作について説明する。非圧縮のベースバンドディジタルHD映像信号であり、ブランキング期間を含む1画素の構成データワード数が2バイト(16ビットワード)のディジタルコンポーネント映像信号が、入力端子101を介して16ビットパラレルで、本発明の映像データ切り替え回路103に供給され、ここで連続的に入力されるディジタルコンポーネント映像信号が、例えば図2の映像信号データエリア27内にメモリを使用しない構成で連続的に配置するような切り替えが行われる。
他方、所定のサンプリング周波数でサンプリングされた左(L)と右(R)の計2チャンネル(2ch)のディジタル音声信号が、入力端子102を介して24ビットパラレルで、FIFOで構成された音声メモリと、システムクロック発振器106から出力されたシステムクロックが供給される音声メモリの書込み/読出し制御部と、エラー訂正符号生成処理部などからなる音声処理部104に供給され、ここでシステムクロックに同期して音声メモリに書き込まれる。
また、音声処理部104内の音声メモリに書き込まれたディジタル音声信号は、後述するように、ディジタル映像信号の1フィールド毎に2ブロックに分割管理され、ブロック毎の音声信号のサンプル数が音声メモリに書き込まれた後、ブロック毎に音声メモリから読み出されてエラー訂正符号生成処理部に供給されて伝送エラー検出用符号とエラー訂正符号が生成されて音声メモリに再度書き込まれる。
ここで、音声処理部104内の音声メモリから読み出されるディジタル音声信号は、映像データ切り替え回路103から出力されるディジタル映像信号のマスタークロック(伝送用システムクロック)を分周したクロックをサンプリングクロックとしており、ディジタル映像信号と同期した関係にある。ディジタル映像信号のマスタークロックを分周したクロックを音声信号のサンプリングクロックとしても目的のサンプリング周波数誤差範囲内に収まることに着目したもので、これにより音声信号と映像信号の同期化を最小限の回路規模で実現できる。
映像データ切り替え回路103から出力されたディジタル映像信号と、音声信号処理部104内の音声メモリから出力されたディジタル音声信号及び伝送エラー検出用符号とエラー訂正符号とは、制御データ処理部105から出力される制御データと共に映像/音声信号合成処理部109に供給される。上記の制御データは、前記ディジタル映像信号とディジタル音声信号のフォーマット等に関する8ビットワード列データである。
映像/音声信号合成処理部109は、システムクロック発振器106からのシステムクロックに同期して伝送タイミング発生回路107から出力される伝送タイミング信号に基づき、後述する所定の順序で制御データ、ディジタル音声信号及びディジタル映像信号を16ビット単位で読み出し、8ビット単位に分割して後8B/10B変換部110に供給する。8B/10B変換部110は入力されたデータの8B(8ビット)を10B(10ビット)に変換する回路である。
この8B/10B変換は、伝送信号品質において受信時のDCオフセットを回避する符号変換として考えられたもので、広く一般に知られており、8ビットのデータ組み合わせが256通りに対して10ビット変換時の1024通り中256種類を定義伝送すると共に、特殊キャラクタとして256種類以外のデータを何種類か定義し、かつ、受信時の受信セルフクロック発生用キャラクタを特定定義することで安定した受信を可能としている。
8B/10B変換部110から10ビットパラレルで出力された制御データ、ディジタル音声信号及びディジタル映像信号は、10Bパラレル/シリアル変換部111に供給され、ここでシリアルデータに変換される。また、特殊データ付加制御部108から伝送タイミング発生回路107からの伝送タイミングに同期して10ビットパラレルで読み出された特殊データも、10Bパラレル/シリアル変換部111に供給され、ここでシリアルデータに変換される。
上記の特殊データには、後述するように、垂直同期信号としての10ビットの第1の識別符号と、映像信号がインターレースの場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための10ビットの第2の識別符号と、ディジタル映像信号及び音声信号のブロックラインスタート識別用としての10ビットの第3の識別符号と、映像信号単独又は映像信号と音声信号両者のコンテンツ保護としての暗号化処理を行うための暗号化キーチェンジ情報としての10ビットの第4の識別符号とからなる。
10Bパラレル/シリアル変換部111からシリアルに出力されたデータは、所定のフォーマットとされて光送信モジュール112により光信号に変換されて光無線伝送路150へ光無線送信される。
次に、光送信処理ブロック100で生成される光信号の伝送フォーマットの一実施の形態について説明する。図2は本発明になる伝送システムの一実施の形態の伝送フォーマットを示す。図2は8B/10B符号変換する前のデータ伝送順序の概念を示している。
同図において、伝送フォーマット20は、ブランキング期間を含むディジタル映像信号を、その映像信号の有効画素データを包含可能な映像信号データエリア27を含む横方向のバイト数をa及び縦方向ブロックライン数をbとする伝送フォーマットであり、少なくともディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件にaとbを定めた伝送フォーマットである。この伝送フォーマット20の第1ブロックラインは、先頭に同期信号を示す垂直同期信号VSとしての8B/10B特殊符号である第1の識別符号21を配置し、次に前記ディジタル映像信号がインターレース方式の場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための8B/10B特殊符号FDである第2の識別符号22を配置し、続いて制御データ25の8B/10B符号変換データを付加することにより構成される。
伝送フォーマット20の第2ブロックラインは、先頭から順にディジタル映像信号及び音声信号のブロックラインスタート識別用としての8B/10B特殊符号BSpである第3の識別符号23と、暗号化キーチェンジ情報BSsとしての第4の識別符号24とを配置し、続いて音声信号データエリア26内にcバイト{ここで、cバイト×(b−1)≧(1フィールド内に伝送が必要な音声信号の有効データ量)}の音声信号データを付加した後、映像信号データエリア27内にdバイト{ここで、dバイト×(b−1)≧(1フィールド内に伝送が必要な映像信号の有効データ量)}の映像信号データを付加することにより構成される。
伝送フォーマット20の第3ブロックライン以降最終ブロックラインまでの各ブロックラインは、第2ブロックラインと同様に構成される。なお、映像データエリア27が各ブロックライン当りd(=a−c−2−e)バイトであり、かつ、第2ブロックライン以降の各ブロックラインの最後にeバイトの伝送エラーチェック用CRCCコード28が配置されている。
また、上記の映像信号データエリア27内には、有効画素データとブランキング信号を配置するが、映像本来のプリ、ポスト等のブランキング期間は最後の方にくるため、ブランキング信号はヌルパディング処理することとなる。伝送フォーマット20の信号は、8B/10B変換符号化されて10ビット単位のデータ列を順次パラレル/シリアル変換処理してシリアルデータ列として伝送される。
この信号フォーマットでは、第2ブロックライン以降の各ブロックライン毎に、最後にそのブロックラインの有効画素データ又は有効画素データ及び音声信号データを生成要素とする伝送エラーチェック用CRCCコード28を追加することで、伝送路で発生するエラー状況を把握管理することが可能となり、特に光無線伝送による伝送路の場合に、送信部と受信部のデータ伝送の送達確認や自動追尾機能を実現するのに有効である。
次に、再び図1に戻って、本発明になる伝送システムの一実施の形態の光受信処理ブロック200の構成及び動作について説明する。光送信処理ブロック100で生成された、例えば図2に示す信号フォーマットの光信号は、光無線伝送路150を経て光受信処理ブロック200内の光受信モジュール201で受信されて光電変換された後、シリアル/10Bパラレル変換部202により10ビットのパラレルデータに変換され、更に10B/8B変換部203に供給されて10ビットパラレルデータが8ビットパラレルデータに変換された後、映像/音声信号分離処理部204に16ビットワード単位でパラレルに供給される。
また、光受信モジュール201で受信された光信号は、セルフクロック発振器205に供給され、ここで第3の識別符号(BSp)23に基づき、送信側のシステムクロックに同期したセルフクロックが生成されて受信タイミング発生回路206に供給される。なお、第3の識別符号23は、有効ライン毎に定期的に送受信されることにより、受信の際のセルフクロックコレクション機能を満足させるためにも使用される。
一方、特殊データ監視制御部207は、ライン伝送の先頭に付加されている予め定義された1個の垂直同期信号(VS)である第1の識別符号21を監視しており、この第1の識別符号21を検出すると、第1の識別符号21に続いて配置されている第2の識別符号(FD)22に基づき、偶数フィールドか奇数フィールドかを識別し、受信タイミング発生回路206から出力される受信タイミング信号を制御する。
映像/音声信号分離処理部204は、受信タイミング発生回路206からの受信タイミング信号に基づき、映像信号データと音声信号データと制御データとに分離され、映像信号データは、後述する本発明の映像データ切り替え回路210に供給され、音声データは音声信号処理部211内のFIFOで構成された音声メモリに書き込まれ、制御データは、制御データ処理部208に供給される。
映像データ切り替え回路210は、図2のフォーマットで不連続に伝送されたディジタル映像信号を、メモリを使用しない構成で連続的なフォーマットのディジタル映像信号に変換して合成回路212へ出力する。一方、制御データ処理部208により再生表示部側を設定制御するための映像フォーマットや表示部設定情報等の制御データを処理して得た信号を映像タイミング発生回路209に供給し、ここで垂直同期信号と水平同期信号とを所定のタイミングで生成させて合成回路212に供給する。
合成回路212は、映像タイミング発生回路209からの垂直同期信号、水平同期信号を、それぞれ所定のタイミングで、映像データ切り替え回路210から1画素の16ビット単位で1ラインずつ出力される有効ライン区間の映像信号データ及びブランキング信号に時系列的に合成してディジタル映像信号を生成し、そのディジタル映像信号を出力端子213を介して図示しない表示部へ出力する。
一方、音声信号処理部211は、内部の音声メモリに書き込まれた音声データを読み出して、内部のエラー訂正処理部にてエラー訂正処理を行って音声メモリに再び書き戻し、受信タイミング発生回路206からの受信タイミング信号に同期して音声メモリからディジタル音声信号として読み出し、出力端子214へ出力する。
このように、本実施の形態によれば、各伝送ラインでの有効画素データは必ずしも各ライン毎に完結する必要がなく、伝送に必要な音声データ量を満足させるブロックライン数を最優先処理することを前提とし、非圧縮のベースバンドディジタル映像信号とディジタル音声信号との間には、最低限、前記ディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件に、伝送フォーマットの横方向のバイト数aと縦方向ブロックライン数bを定めることにより、非圧縮のベースバンドディジタルHD映像信号をディジタル音声信号と共に単一光で伝送できる。
また、本実施の形態によれば、図2に示した伝送フォーマットを用いることで、比較的自由度を高い伝送フォーマットとして運用可能であり、送信側と受信側のエンコード/デコード処理も回路規模が小さな回路で処理速度速くでき、映像信号と音声信号の同期再生が容易なシステムを構成することが可能である。
更に、本実施の形態では、映像データ切り替え回路103及び210は、FIFOのようなメモリ及びその書き込み/読み出し制御回路を有しない、後述するセレクタ及び遅延回路等からなる簡単かつ安価な構成のディジタル回路で構成されるため、システム全体のコストを前記特許文献1記載の伝送システムよりも低減できると共に、回路構成も簡単化できる。
次に、本発明の映像データ切り替え回路の実施の形態について図面と共に説明する。図3は本発明になる映像データ切り替え回路の一実施の形態の回路系統図を示す。同図に示すように、本実施の形態の映像データ切り替え回路は、データ切り替え信号発生回路300、セレクタ401、遅延回路としてのD型フリップフロップ(DFF)402及び403から構成されている。
データ切り替え信号発生回路300は、パルス発生回路301及び302と、それぞれ12ビットカウンタであるイメージカウンタ303及びフォーマットカウンタ304と、2ビットのデータ切り替え信号(CROSS信号)を出力する切り替え回路305とから構成されている。イメージカウンタ303及びフォーマットカウンタ304は、それぞれ同一のクロックをカウントするようになされている。
セレクタ401は、16ビットの入力映像データと、その入力映像データを6クロック遅延するDFF402の出力映像データと、上記入力映像データを12クロック遅延するDFF403の出力映像データとを入力信号として受け、これら3つの入力映像データの中からデータ切り替え信号(CROSS信号)の値に応じて、一の映像データを選択して出力する。なお、上記の1クロック周期は、16ビットの映像データ伝送期間に相当する。
次に、本実施の形態の映像データ切り替え回路の動作について説明する。まず、光送信処理ブロック100の映像データ切り替え回路103の場合の動作について説明する。図3のパルス発生回路301及び302には、図1の制御データ処理部105から出力されるスタートパルスがそれぞれ供給され、パルス発生回路301には、制御データ処理部105から偶数フィールドか奇数フィールドかの判定フラグである偶奇フィールド判定フラグも供給される。
パルス発生回路301及び302はスタートパルスが入力されると、クリアパルスを出力してイメージカウンタ303及びフォーマットカウンタ304を同時にクリアする(初期化する)。これにより、データ切り替え信号の値は0(CROSS=0)となり、セレクタ401は16ビットの入力映像データを選択出力する。
ここで、映像データ切り替え回路103に入力される16ビットの映像データは、図4に30で示すように、その1画面の映像データ31が、有効画素エリアの映像データ32とブランキング期間の映像データ33とからなる第1の信号フォーマットのディジタル映像信号(図1の非圧縮のベースバンドディジタルHD映像信号)であり、その水平方向の長さはtx-total_pixelで表わされ、この長さを示す信号がパルス発生回路301及び302にそれぞれ入力される。
これに対し、映像データ切り替え回路103から出力される16ビットの映像データは、図5に40で示すように、1画面の伝送される信号フォーマットのデータのうち、水平方向aバイト、垂直方向bブロックラインのうちの有効画素エリア41のデータである。なお、この有効画素エリア41は、図2に示した信号フォーマットの映像データエリア27に相当する。また、この図5及び図2の信号フォーマットの水平方向の長さは、図5にtotal_pixel_widthで示す長さ(aバイト)に相当し、この長さを示す信号が図3の切り替え回路305に供給される。
イメージカウンタ303及びフォーマットカウンタ304は、上記の初期化後、セレクタ401の入力映像データの画素伝送期間に同期したクロックをそれぞれ同時に計数し始め、その計数値を切り替え回路305に供給すると共に、入力側に設けられているパルス発生回路301、302に供給する。イメージカウンタ303及びフォーマットカウンタ304の計数単位は、イメージカウンタ303の方がフォーマットカウンタ304よりも大きく歩進するようになされている。これにより、イメージカウンタ303は上記のクロックの計数により図8に破線Iで示すようにその計数値が変化し、フォーマットカウンタ304の計数値は図8に細実線IIで示すように変化していく。
また、イメージカウンタ303の計数値は、図8に破線Iで示すように、映像データ切り替え回路103の図6に示す入力映像データの1フィールドの各ラインの伝送周期に対応して変化する。すなわち、図6に示す入力映像データの最初のラインは、最初の画素A0からD0であるとし、2ライン目以降の各ラインの最後の画素をD1、・・・、Dnで表わすと、A0からD0までは、図8に破線Iで示すように単調増加し、パルス発生回路301がイメージカウンタ303の計数値がD0のときの値になったことを検出すると、クリアパルスを出力してイメージカウンタ303をクリアする。以下、同様にしてイメージカウンタ303の計数値は、上記入力映像データの各ラインの伝送周期に対応して変化する。
これに対し、フォーマットカウンタ304の計数値は、図8に細実線IIで示すように、映像データ切り替え回路103の図7に示す出力映像データの1フィールドの各ラインに対応した伝送周期で変化する。すなわち、図7に示す出力映像データは、図2及び図5に示した信号フォーマットの有効画素エリア41で伝送するため、有効画素エリア41の各ブロックラインの最初の画素位置に対応する位置を図5及び図7に垂直方向のLine1で示し、最後の画素位置に対応する位置を図5及び図7に垂直方向のLine2で示すものとする。
また、図7にLine1における画素位置を各ブロックライン毎に上から下方向に順にB0、B1、B2、・・・、Bnとし、またLine2における画素位置を各ブロックライン毎に上から下方向に順にC0、C1、C2、・・・、Cnとすると、フォーマットカウンタ304の計数値は、図8に細実線IIで示すように、A0のときの計数値からC0のときの計数値まで単調増加し、パルス発生回路302がフォーマットカウンタ304の計数値がC0のときの値になったことを検出すると、クリアパルスを出力してフォーマットカウンタ304をクリアする。以下、同様にしてフォーマットカウンタ304の計数値は、上記出力映像データの各ラインの伝送周期に対応した周期で変化する。
切り替え回路305は、図8に示すように、フォーマットカウンタ304の計数値が、セレクタ401から図7にC0で示した画素が出力されるときの値になった直後、フォーマットカウンタ304の計数値がクリアされるので、この時イメージカウンタ303の計数値を見て、その値が最大値以下であるときには、図8に太実線IIIで示すようにデータ切り替え信号の値を1(CROSS=1)とする。これにより、セレクタ401は、遅延されていない入力映像データを図6及び図7にA0で示す画素から出力し始め、図7にLine2で示す画素C0を出力した後、続いてDFF402により6クロック遅延された入力映像データを出力し始める。
ここで、図7に示したあるラインのLine2の直後の画素から次のラインのLine1の直前の画素までは、6クロック伝送分の画素(すなわち、6画素)であることを前提としているので、上記のセレクタ401の切り替えにより、図7の画素A0からC0までは、遅延されていない入力映像データがそのまま出力され、図7の画素B1からは6クロック分遅延された入力映像データ、すなわち、画素C0で出力された同じ1ライン目の入力映像データの次の画素の映像データから出力されることになる。すなわち、入力映像データは欠落することなく、連続的に図5及び図7の有効画素エリア41内で伝送されることになる。
続いて、切り替え回路305は、図8に示すように、イメージカウンタ303の計数値が、セレクタ401から図6にD0で示した1ラインの最後の画素が出力されたときの値(最大値)になると、図8に太実線IIIで示すように、データ切り替え信号の値を0(CROSS=0)とする。これにより、セレクタ401は、それまで出力していたDFF402により6クロック遅延された入力映像データの1ライン目の最後の画素D0から、遅延されていない入力映像データの2ライン目の最初の画素から出力する。従って、この場合も、図6に示す構成の入力映像データは、欠落することなく連続的に出力される。
入力映像データの1ライン目の最後の画素D0がセレクタ401から出力されると、イメージカウンタ303がクリアされ、その計数値は図8に破線Iで示すように再び単調増加し始める。続いて、切り替え回路305は、図8に示すように、フォーマットカウンタ304の計数値が、セレクタ401から図7にC1で示した画素が出力されたときの値(最大値)になると、図8に太実線IIIで示すように、データ切り替え信号の値を1(CROSS=1)とする。これにより、セレクタ401は、図7にLine2で示す画素C1を出力した後、続いてDFF402により6クロック遅延された入力映像データを出力し始める。
従って、図7の画素B2からは6クロック分遅延された入力映像データ、すなわち、画素C1で出力された同じ2ライン目の入力映像データの次の画素の映像データから出力されることになる。続いて、切り替え回路305は、図8に示すように、フォーマットカウンタ304の計数値が、セレクタ401から図7にC2で示した画素が出力されたときの値(最大値)になると、図8に太実線IIIで示すように、データ切り替え信号の値を2(CROSS=2)とする。
これにより、セレクタ401はそれまで出力していたDFF402により6クロック遅延された入力映像データの画素C1から、DFF403により12クロック遅延された入力映像データを切り替え出力する。この結果、図7の画素C1までは、6クロック遅延された入力映像データが出力され、図7の画素B2からはそれよりも相対的に更に6クロック分遅延された入力映像データ、すなわち、画素C1で出力された同じ2ライン目の入力映像データの次の画素の映像データから出力されることになる。すなわち、入力映像データは欠落することなく、連続的に図5及び図7の有効画素エリア41内で伝送されることになる。
続いて、切り替え回路305は、図8に示すように、イメージカウンタ303の計数値が、セレクタ401から図7にD1で示した、入力映像データの2ライン目の最後の画素が出力されたときの値(最大値)になると、図8に太実線IIIで示すように、データ切り替え信号の値を0(CROSS=0)とする。これにより、セレクタ401は、それまで出力していたDFF402により12クロック遅延された入力映像データの2ライン目の最後の画素D0から、遅延されていない入力映像データの3ライン目の最初の画素から出力する。従って、この場合も、図6に示す構成の入力映像データは、欠落することなく連続的に出力される。
以下、上記と同様の動作が繰り返されることにより、図6に示した画像構成の連続的に入力される映像データは、FIFOのようなメモリやその書き込み/読み出し制御回路を使用しなくても、図5及び図7に示した有効画素エリア41内に連続的に配置されてセレクタ401から出力される。なお、図7の左端からLine1までの例えば5クロック期間で伝送される5つの画素は伝送されないが、これは図6に示した有効画素エリア32の外のブランキング期間内の画素であり、その一部が伝送されなくても問題はない。
なお、図3において、偶奇フィールド判定フラグをパルス発生回路301に入力しているのは、インターレースモードに対応するためである。イメージカウンタ303にクリア信号が送られると、イメージカウンタ303がクリア(リセット)されるが、そのリセットされる値が偶奇フィールド判定フラグによって異なるようにされている。イメージカウンタ303は2フィールド分をカウントしているためである。プログレッシブモードの場合は、偶奇フィールド判定フラグの値に関係なく、イメージカウンタ303がクリア信号が入力されると所定の値にクリアされる。
また、図3では、セレクタ401に使用/不使用信号が供給されるようにしているが、これは映像データ切り替え回路103がFIFOのようなメモリとその書き込み/読み出し制御回路からなるメモリ回路を併せて有する構成とした場合、そのメモリ回路を使用するか使用しないかを指示する信号であり、本実施の形態のようにメモリ回路を不使用とする場合は、セレクタ401は上記の動作をするが、従来と同様にメモリ回路を使用する場合は、セレクタ401はCROSS=0の状態に固定され、入力映像データを遅延することなく、そのままメモリ回路へ出力する。
次に、図3の映像データ切り替え回路が、図1の光受信処理ブロック200の映像データ切り替え回路210である場合の動作について説明する。図3のパルス発生回路301及び302には、図1の映像/音声信号分離処理部204から出力されるスタートパルスがそれぞれ供給され、パルス発生回路301には、受信タイミング発生回路206から偶数フィールドか奇数フィールドかの判定フラグである偶奇フィールド判定フラグも供給される。
この場合、セレクタ401には入力映像データとして図5及び図7に示した有効画素エリア41内の映像データが入力され、これを図4及び図6に示した構成の元の映像データに変換して出力する。そのため、イメージカウンタ303の計数値は図9に破線IVで、また、フォーマットカウンタの計数値は、同図に細実線Vで示すように、前述した送信側回路と同様に変化するが、切り替え回路305から出力されるデータ切り替え信号(CROSS信号)の値は、同図に太実線VIで示すように、基本的には2(CROSS=2)とされ、DFF403で12クロック遅延された映像データを選択する。
それ以外は、送信側と同様の動作を行うことにより、セレクタ401に入力された図5及び図7に示した有効画素エリア41内の映像データは、図4及び図6に示した構成の元の連続した映像データに変換されて出力される。なお、従来と同様にメモリ回路を使用する場合は、セレクタ401は使用/不使用指定信号により、CROSS=2の状態に固定される。
また、セレクタ401に入力される映像データの最大の遅延量は、イメージカウンタ303の最大値とフォーマットカウンタ304の最大値で一義的に決まり、遅延回路の回路数は3以上の場合もあり、遅延時間も、あるブロックラインの有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの有効画素エリアの始端直前までの多重化信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間遅延することもある。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば伝送フォーマットは、電気信号を光信号に変換してシリアル伝送するだけではなく、光信号に変換することなく直接電気信号のまま、ツイストケーブルや同軸ケーブルで伝送することも可能であることはいうまでもない。また、制御データは複数本のラインで分割して伝送するようにしてもよい。また、ブランキング期間の一部を伝送するようにしているが、ブラキング期間は伝送しなくても実際の表示には問題がないので、ブランキング期間を伝送しないフォーマットに本発明を適用することもできる。
また、ディジタル映像信号が、プログレッシブ走査方式で表示されるべき映像信号の場合には、8B/10B特殊記号である第2の識別符号3は、偶数フィールド/奇数フィールドの識別は不要のため、どちらか一方の識別符号に固定するか、インターレースと同様に交互に識別符号を付加してもよい。
また、本発明の実施例でのディジタル音声信号は、ディジタル映像信号の1フィールド毎に2ブロックに分割管理されているが、エラー訂正処理部の構成を替えることで1ブロックで処理したり、2分割以上の分割管理をしてもよい。
本発明は非圧縮のベースバンドディジタルHD(High-Definition)映像信号とディジタル音声信号と制御データとを合成し多重化した信号を、光無線伝送手段又は光信号伝送ケーブル手段を用いてシリアル伝送し、光信号を受信した後、映像信号、音声信号及び制御信号を分離し、映像信号と音声信号とを再生することを可能とした映像・音声の光無線伝送装置又は光信号ケーブル伝送装置に利用できる。
本発明の伝送システムの一実施の形態のブロック図である。 本発明システムで伝送する信号の信号フォーマットの一例を示す図である。 本発明の映像データ切り替え回路の一実施の形態の回路系統図である。 本発明において送信側で変換される前、又は受信側で変換された後の映像信号のフォーマットを示す図である。 本発明において、送信側で変換された後の、又は受信側で変換される前の伝送信号の信号フォーマットの一例を示す図である。 図3の動作説明用の送信側で変換される前、又は受信側で変換された後の映像信号の画素位置を示す図である。 図3の動作説明用の送信側で変換された後の、又は受信側で変換される前の伝送信号の画素位置を示す図である。 送信側の図3の回路の動作説明図である。 受信側の図3の回路の動作説明図である。 従来の伝送信号の信号フォーマットの一例を示す図である。
符号の説明
32、41 有効画素エリア
100 光送信処理ブロック
101 ディジタル映像信号入力端子
103、210 映像データ切り替え回路
105 制御データ処理部
109 映像/音声信号合成処理部
112 光送信モジュール
200 光受信処理ブロック
201 光受信モジュール
204 映像/音声信号分離処理部
213 ディジタル映像信号出力端子
300 データ切り替え信号発生回路
301、302 パルス発生回路
303 イメージカウンタ
304 フォーマットカウンタ
305 切り替え回路
401 セレクタ
402 6クロック遅延用D型フリップフロップ(DFF)
403 12クロック遅延用D型フリップフロップ(DFF)


Claims (2)

  1. 第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を、ディジタル音声信号及びフォーマット等に関する制御データと多重化し、かつ、有効画素エリアに前記ディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号を生成した後、所定の信号形態の伝送信号を生成して伝送路へ送信する送信処理ブロックと、
    前記伝送路を介して前記伝送信号を受信し、その受信伝送信号から復調して得た前記第2の信号フォーマットの多重化信号から、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と前記ディジタル音声信号とを再生する受信処理ブロックとよりなる伝送システムであって、
    前記送信処理ブロックは、
    前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号を、前記第2の信号フォーマットの多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端直前までの前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、
    前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と、前記複数の遅延回路の各出力ディジタル映像信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一のディジタル映像信号を出力する選択回路と、
    前記多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端における、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の画素の次の画素が、次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端に配置され、かつ、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の各画素が連続して前記有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号が前記選択回路から出力されるように、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、前記第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、前記データ切り替え信号を生成するデータ切り替え信号発生回路とを有し、
    前記受信処理ブロックは、
    前記第2の信号フォーマットの多重化信号を、あるブロックラインの前記有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端直前までの前記多重化信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、
    前記第2の信号フォーマットの多重化信号と、前記複数の遅延回路の各出力多重化信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一の多重化信号を出力する選択回路と、
    前記多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端における画素に続いて、次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端の画素が出力され、かつ、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号が前記選択回路から出力されるように、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、前記第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、前記データ切り替え信号を生成するデータ切り替え信号発生回路とを有することを特徴とする伝送システム。
  2. 第1の信号フォーマットのディジタル映像信号と、映像信号以外の情報信号と多重化されており、その有効画素エリアに前記ディジタル映像信号の有効画素データが配置された構成の第2の信号フォーマットの多重化信号とのうち、いずれか一方の信号を入力信号として受け、他方の信号を出力する映像データ切り替え回路であって、
    前記第2の信号フォーマットの多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端の直後から次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端直前までの前記入力信号の画素伝送期間分に相当する時間及びその2倍以上の時間それぞれ遅延する複数の遅延回路と、
    前記入力信号と前記複数の遅延回路の各出力信号とのうち、データ切り替え信号の値に応じて一の信号を出力する選択回路と、
    前記入力信号が前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号のときには、前記多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端における、前記ディジタル映像信号の画素の次の画素が、次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端に配置され、かつ、前記ディジタル映像信号の各画素が連続して前記有効画素エリアに配置されるディジタル映像信号が前記選択回路から出力されるように、前記入力信号が前記第2の信号フォーマットの前記多重化信号のときには、前記多重化信号のあるブロックラインの前記有効画素エリアの終端における画素に続いて、次のブロックラインの前記有効画素エリアの始端の画素が出力され、かつ、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号が前記選択回路から出力されるように、前記第1の信号フォーマットのディジタル映像信号の1ライン分の伝送期間と、前記第2の信号フォーマットの多重化信号の1ブロックライン分の伝送期間に応じて、前記データ切り替え信号を生成するデータ切換信号発生回路と
    を有することを特徴とする映像データ切り替え回路。



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